RU2786789C1 - Активный раскислитель жидких и тугоплавких горячих и холодных шлаков - Google Patents

Активный раскислитель жидких и тугоплавких горячих и холодных шлаков Download PDF

Info

Publication number
RU2786789C1
RU2786789C1 RU2022106118A RU2022106118A RU2786789C1 RU 2786789 C1 RU2786789 C1 RU 2786789C1 RU 2022106118 A RU2022106118 A RU 2022106118A RU 2022106118 A RU2022106118 A RU 2022106118A RU 2786789 C1 RU2786789 C1 RU 2786789C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
deoxidizer
metal
active
liquid
Prior art date
Application number
RU2022106118A
Other languages
English (en)
Inventor
Артем Анатольевич Уфимцев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Производственная коммерческая фирма "ТехМет"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Производственная коммерческая фирма "ТехМет" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Производственная коммерческая фирма "ТехМет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2786789C1 publication Critical patent/RU2786789C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для обработки чугуна и стали в плавильных печах и агрегатах внепечной обработки. Активный раскислитель жидких и тугоплавких горячих и холодных шлаков содержит порошок диоксида кремния, который представляет собой смесь следующих компонентов, мас.%: SiO2 не менее 80; Al2O3 не более 5; Fe2O3 не более 5; CaO не более 5; MgO не более 2; прочие компоненты не более 3. Изобретение позволяет повысить жидкотекучесть, снизить температуры выпуска стали и чугуна, повысить измельчение зерна в структуре стали и чугуна при модифицировании, а также сократить время выпуска металла из печи и время заливки в литниковую систему при снижении давления заливки металла. 1 пр.

Description

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для обработки чугуна и стали на плавильных печах и агрегатах внепечной обработки.
Из уровня техники известна шлакообразующая смесь (патент на изобретение RU № 2572669) для непрерывной разливки стали, включающая аморфный графит, известь, алюминийсодержащие и фторсодержащие вещества, которая дополнительно содержит диоксид кремния при соотношении компонентов, мас. %
Аморфный графит 10-20
Известь 20-30
Диоксид кремния 30-40
Пылевидные отходы производства алюминия 20-30
Также известна шлакообразующая смесь для промежуточного ковша (патент на изобретение RU № 2356687), содержащая пылевидные отходы производства алюминия, диоксид кремния и пылевидные отходы производства извести, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Диоксид кремния 36-40
пылевидные отходы производства алюминия 19-23
пылевидные отходы производства извести 39-43,
при следующем химическом составе, мас.%:
С 4,0-16,0
CaO 24,0-35,0
SiO2 32,0-40,0
Al2O3 6,0-13,0
F 2,5-8,5
Na2O 2,0-8,0
К2О 0,5-4,0
и отношении CaO/SiO2=0,7-1,0.
Указанная смесь выбрана заявителем в качестве ближайшего аналога.
Технической проблемой, решаемой заявляемым решением, является создание активного раскислителя, адсорбирующего неметаллические включения и блокирующего образование окислов в расплавленном жидком металле.
Техническим результатом, обеспечиваемым при применении заявляемого состава раскислителя при выплавке чугуна и стали, является:
- повышение жидкотекучести, снижение ликвидуса (снижение температуры выпуска стали и чугуна);
- измельчение зерна в структуре стали и чугуна - модифицирование;
- сокращение времени выпуска металла из печи и сокращение времени заливки в литниковую систему при снижении давления заливки металла;
- снижение анизотропии (измельчение зерна до 4-5-6 балла), значительное снижение, либо отсутствие карбидной сетки, как следствие сокращение интервала времени термообработки (улучшение прокаливаемости и закаливаемости стали), глубокое рафинирование жидкого металла;
- повышение механических свойств готовой продукции из чугуна и стали, полученных с использованием заявляемого состава;
- повышение плотности стали и чугуна на 3-4% - повышение поверхностного натяжения, как следствие, снижение окисления жидких сплавов;
- очистка футеровки печи и ковша: раскисление шлаковых железистых настылей;
- осушение растворенных жидких шлаков по всему объему жидкого металла (глубинная очистка металла);
- снижение линейной усадки, позволяет значительно уменьшить литниковую систему;
- комплексное снижение брака и увеличение выхода годного металла;
- возможность снизить нормы расхода либо исключить применение модификаторов для измельчения зерна, алюминия, ферротитана, силикокальция, карбида кремния;
- повышение процента усвоения ферросплавов (за счет снижения степени окисления жидкой стали), активное раскисление шлака через восстановление элементов из шлака;
- продление срока службы футеровки печь-ковшей и футеровки печей (увеличение от 20% до 150% в зависимости от типа футерованных масс) и снижение зашлакованности стенок и сокращение времени на внепечную обработку стали;
- сокращение времени расплава шихты до 25% за счет уменьшения содержания оксидных неметаллических включений;
- снижение затрат на электроэнергию (10-11%);
- снижение процента угара шихты (повышается выход жидкого металла на 30-60 кг на тонну).
Для достижения заявленного технического результата предлагается активный раскислитель жидких и тугоплавких горячих и холодных шлаков в печи, содержащий порошок диоксида кремния, который согласно заявляемому изобретению представляет собой смесь следующих компонентов, мас.%:
SiO2 - не менее 80%;
Al2O3 - не более 5%;
Fe2O3 - не более 5%;
CaO - не более 5%;
MgO - не более 2%;
Прочие - не более 3%.
Заявляемое соотношение компонентов подобрано опытным путем.
При этом в случае уменьшения содержания SiO2 ниже 80% и/или увеличение содержания Al2O3 свыше 5%, и/или увеличение содержания Fe2O3 свыше 5%, и/или увеличение содержания CaO свыше 5%, и/или увеличение содержания MgO свыше 2% будет снижаться физико-химическая активность активного раскислителя шлаков.
Активный раскислитель никаким образом не изменяет химический состав сплавов. Химические элементы из активного раскислителя не восстанавливаются в расплав. Заявляемый состав активного раскислителя.
Активный раскислитель может применяться со всеми существующими модификаторами, лигатурами, ферросплавами, науглераживателями, солями. Совместное применение носит экономический эффект и повышает физико-механические свойства готовых металлических изделий через повышение усвоения элементов.
Основными принципами действия заявляемого активного раскислителя является следующее:
- заявляемый состав является сверхактивным по отношению к неметаллическим включениям: отбирает кислород, собирает неметаллические включения и объединяет их в глобулярные частицы малой плотности, которые очень быстро всплывают;
- создается высокая поверхностная энергия (Wпов) на границах между средами (металл-шлак);
- образуются границы между средами (металл-шлак);
- снижаются газов в расплаве с обеспечением вакуумирование без вакууматора;
- температура расплава должна быть меньше критической температуры для сохранения высокой поверхностной энергии.
Процесс превращения оксидов в элементы или перевод высших оксидов в низшие происходит путем отнятия от них кислорода при помощи активного раскислителя, обладающий большим сродством к кислороду, чем восстанавливаемые элементы.
Упругость диссоциации оксида металла растет с повышением температуры. Оксид, имеющий меньшую упругость диссоциации, более прочен, а образующее его вещество обладает большим сродством к кислороду, и поэтому способно отнять кислород от оксида восстанавливаемого металла. Таким образом, восстановителем может быть любой элемент, упругость диссоциации оксида которого меньше упругости диссоциации восстанавливаемого оксида.
Располагая оксиды по возрастающей величине сродства металла к кислороду, получим ряд:
Cu2O, NiO, MoO3, FeO, P2O5, ZnO, MnO, Al2O3, MgO, CaO, заявляемый активный раскислитель,
из которого видно, что железо может быть восстановителем для меди, а для железа восстановителями могут быть цинк, марганец, фосфор, магний, алюминий, кальций, заявляемый активный раскислитель. Чем дальше в этом ряду стоят друг от друга оксиды, тем энергичнее будет реакция восстановления.
Заявляемый состав при низких температурах коагулирует неметаллические включения, в том числе идет корректировка по фосфору при добавлении FeO (окатыши или окалину) в завалку, так как наш материал является активным.
При добавлении СаО в завалку также формируется CaS, что влечет к корректировке серы тоже на низких температурах.
Молекулярный водород соединяется с заявляемым активным раскислителем, посредством этого идет снижение концентраторов напряжения в металле.
Структура шлака получается рыхлая, рассыпчатая на высокоуглеродистых (выше 0,3%) сплавах, происходит смещение системы окисления, в процессе всей плавки раскислитель препятствует окислению железа и на этапе полного расплава FeO в шлаках его количество составляет не более 2% (этот эффект позволяет не наводить высокую основность шлака - шлаки сухие и агрессивного воздействия на футеровку не производят). Угол смачивания на границе расплав-футеровка более 90 градусов (высокая поверхностная энергия), смачиваемость футеровки снижается в следствие чего понижается взаимодействие кислых и основных оксидов, снижается адгезия.
На этапе расплава шихты получается высокая плотность металла с минимальным содержанием кислорода (плотность повышается на 4-5%), через повышение плотности растет ферростатическое давление расплава - снижается способность атмосферного давления насыщать расплав газами (принцип вакуумирования, но без вакууматора), что позволяет производить расплав шихты на более низкой температуре и как следствие ведет к снижению времени плавки и снижению расхода электроэнергии.
Поскольку окисление происходит минимально, значительно снижается угар ферросплавов.
Так как на выходе благодаря применению активного раскислителя получается чистый расплав, происходит снижение ликвидуса на 30-60 градусов (по каждой марке стали свое значение). Снижение ликвидуса ведет к снижению интервала кристаллизации зерна, и как следствие зерно не успевает вырасти. По результатам испытаний заявляемого состава на ряде предприятий было получено зерно 6 баллов без принудительного рафинирования и добавления модификаторов для измельчения зерна.
Применение заявляемого состава позволяет увеличить интервал жидкоподвижности металла в ковше.
Заявляемый состав при своих преимуществах не влияет на химический состав расплава по всем значениям, включая углерод, и позволяет снизить расход ферросплавов через повышение коэффициента усвоения.
Применение заявляемого активного раскислителя возможно на плавильных печах и агрегатах внепечной обработки:
- дуговые сталеплавильные печи (переменного и постоянного тока) - тип футеровки: основная, кислая, нейтральная;
- внепечная обработка - агрегат ковш-печь - тип футеровки: основная, кислая, нейтральная;
- индукционные печи - тип футеровки - кислая, основная, нейтральная;
- чугуновозы, сталеразливочные, литейные - промежуточные ковши;
- литейные прибыли для стальных и чугунных отливок;
- нагревательные, отражательные, газовые печи.
Заявляемый активный раскислитель на дуговые сталеплавильные печи переменного и постоянного тока и индукционные плавильные печи переменного тока применяется следующим образом:
Норма расхода раскислителя составляет от 0,8 до 1,2% на массу жидкого металла.
1. Активный раскислитель подается в начале плавки в количестве от 3 до 5 кг/т жидкого металла.
2. После снятия первичного шлака - в количестве от 1 до 2 кг/т жидкого металла (после КИП процесса в дуговых печах, в индукционных печах шлак снимается при расплаве на 70-80%).
3. После корректировки ферросплавами на восстановительный период - в количестве от 2 до 3 кг/т жидкого металла (дуговые печи: активный раскислитель отдается на шлак без включения дуги - время раскисления шлака 5-10 мин, индукционные печи: раскисление шлака достигается механическим перемешиванием шлаковых масс до запуска реакции диффузионного раскисления стали и чугуна).
4. При выпуске металла из плавильного агрегата в промежуточный ковш - в количестве от 1 до 2 кг/т жидкого металла.
Заявляемый активный раскислитель на агрегат ковш-печь применяется следующим образом:
Норма расхода раскислителя составляет от 0,2 до 0,3% на массу жидкого металла.
1. В начальный период обработки во время наведения шлака задается 1 кг/т жидкого металла. Далее осуществляется присадка порционно в 3-4 приема, интервал 1-1,5 мин.
2. После наведения шлака задается 0,6 кг/т жидкого металла. Присадка порционно в 3-4 приема, интервал 1-1,5 мин.
3. Во время присадок на шлак материалов для его раскисления и поддержания жидкоподвижности присаживают 0,4 кг/т жидкого металла. Присадка осуществляется порционно в 3-4 приема, интервал 1-1,5 мин.
Заявляемый активный раскислитель был опробован при варке следующих марок СЧ15, СЧ20, ВЧ40, ВЧ60, ВЧ80, 110Г13Л, 20Л, 20ГЛ, 35ХМЛ, 08Г2С, ЧХ16М2, ЧХ28Д2, ЧС17, 10Х17Н13М2.
Смесь активного раскислителя готовилась смешиванием следующих компонентов, мас.%:
SiO2 - не менее 80%;
Al2O3 - не более 5%;
Fe2O3 - не более 5%;
CaO - не более 5%;
MgO - не более 2%;
Смесь активного раскислителя присаживалась в плавильные печи в процессе выплавки стали в количестве 8-10 кг на тонну жидкого металла, после чего производился выпуск металла из плавильной печи в сталеразливочных ковш.

Claims (7)

  1. Активный раскислитель жидких и тугоплавких горячих и холодных шлаков, содержащий порошок диоксида кремния, отличающийся тем, что представляет собой смесь следующих компонентов, мас.%:
  2. SiO2 - не менее 80;
  3. Al2O3 - не более 5;
  4. Fe2O3 - не более 5;
  5. CaO - не более 5;
  6. MgO - не более 2;
  7. Прочие - не более 3.
RU2022106118A 2022-03-09 Активный раскислитель жидких и тугоплавких горячих и холодных шлаков RU2786789C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2786789C1 true RU2786789C1 (ru) 2022-12-26

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW518313B (en) * 1999-02-23 2003-01-21 Techint Compagnita Tecnica Int Continuous electric steelmaking with charge preheating, melting, refining and casting
RU2356687C2 (ru) * 2007-07-02 2009-05-27 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" Шлакообразующая смесь для промежуточного ковша
KR101431795B1 (ko) * 2012-12-26 2014-08-20 동국제강주식회사 전기로 제강시 슬래그 탈산 방법
RU2572669C1 (ru) * 2014-07-18 2016-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали
RU2740949C1 (ru) * 2019-07-22 2021-01-21 Сергей Анатольевич Ботников Способ получения суперчистой стали, раскисленной алюминием, для производства высококачественной металлопродукции

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW518313B (en) * 1999-02-23 2003-01-21 Techint Compagnita Tecnica Int Continuous electric steelmaking with charge preheating, melting, refining and casting
RU2356687C2 (ru) * 2007-07-02 2009-05-27 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" Шлакообразующая смесь для промежуточного ковша
KR101431795B1 (ko) * 2012-12-26 2014-08-20 동국제강주식회사 전기로 제강시 슬래그 탈산 방법
RU2572669C1 (ru) * 2014-07-18 2016-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали
RU2740949C1 (ru) * 2019-07-22 2021-01-21 Сергей Анатольевич Ботников Способ получения суперчистой стали, раскисленной алюминием, для производства высококачественной металлопродукции

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102002556B (zh) 一种含稀土氧化物的炼钢精炼渣及制备和使用方法
CN102010936B (zh) 中频感应炉炉内吹氩气精炼耐磨锰钢的工艺方法
CN101519712B (zh) 一种钢包精炼调渣剂及制备方法和调渣方法
CN102071279B (zh) 一种转炉流程生产铝镇静钢用渣洗料及其制备方法
CN101701281A (zh) 一种转炉精炼低氧钢用预熔精炼渣
CN104004881A (zh) 一种生产铝脱氧高碳钢过程中氮含量的控制方法
CN104164531A (zh) 一种采用转炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法
CN101220413A (zh) 用海绵铁冶炼纯铁的工艺
JP5461146B2 (ja) シリコクロムの脱炭素方法
CN107365949A (zh) 一种冶炼超低碳高合金不锈钢的方法
CN104164530A (zh) 一种采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法
CN101775464A (zh) 微碳微磷铝锰铁合金及其生产方法
CN102041355A (zh) 一种不锈钢精炼过程用钢包渣改性剂
RU2786789C1 (ru) Активный раскислитель жидких и тугоплавких горячих и холодных шлаков
CN102477472A (zh) 一种低碳钢的脱硫精炼方法
CN111996330A (zh) 一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺
CN100523229C (zh) 控铝钢用lf炉精炼渣
CN103233092A (zh) 耐腐蚀热交换器专用钢的冶炼工艺
CN110724788B (zh) 一种真空炉炼钢用含碳钢块脱氧剂的制备及使用方法
CN100507021C (zh) Lf复合脱氧还原剂
CN104046748B (zh) 一种钢水脱磷剂和钢水脱磷的方法
CN100355912C (zh) 一种炼钢用的低硅硅钙钡铁合金的制造方法
RU2789622C1 (ru) Активный раскислитель-модификатор для алюминиевых сплавов и шлаков
CN100580100C (zh) 含铝钢用lf炉精炼渣
CN109504821A (zh) 低熔点、高活性熔渣的使用方法